花の形をした折り紙が宇宙船の新たな可能性を開く

米国ユタ州ブリガムヤング大学（BYU）のエンジニアチームが、宇宙構造物の設計における画期的な成果を発表しました。それは、花びらが咲き誇るように滑らかに折り畳み、展開できる折り紙の「ブルームパターン」です。このデザインは、望遠鏡や太陽電池パネルなどの宇宙空間における機器の展開方法に革命をもたらすことが期待されます。

宇宙望遠鏡は、展開上の制約から、通常は平面鏡を使用します。しかし、ブルームパターンを用いることで、地上望遠鏡で使用されるものと同様の曲面鏡を作り出すことができ、より正確な画像が得られます。

折り紙――日本の伝統的な紙を折る芸術――は、エンジニアたちに長年にわたり、折りたたんで広げられる構造物を作り出すインスピレーションを与えてきました。しかし、現在の折り紙のデザインの多くは複雑で、間違いが起きやすいものが多く、たった一度の折り間違いがシステム全体の故障につながる可能性があります。

ラリー・ハウエル教授のチームは、「ブルームパターン」と呼ばれる新しいパターン群を開発しました。これは、一度の動作で展開し、花器のような立体的な曲面を形成することができます。パターンの中心は多角形で、その周囲を対称的な襞が囲んでいます。これにより、薄い平らな円盤から大きな形状へと滑らかに展開することが可能になります。

バージニア工科大学のマイケル・バートレット氏によると、ワンステップ展開はリスクを軽減する。「宇宙ではすべてが完璧でなければなりません。弱点が一つでもあれば、システム全体が機能不全に陥る可能性があります。ブルームパターンは、こうした複雑な一連の手順を排除します。」

さらに、これらのサンプルの湾曲した形状は、地上の望遠鏡で使用されるものと同様の反射鏡を作成するために使用できる可能性があり、宇宙で通常使用される平面の鏡よりも正確な画像を提供します。

スイス連邦工科大学（EPFL）のジェイミー・パイク氏は、ブルームパターンの数学的モデルがあれば、デザイナーはアイデアがどのように機能するかをより正確に予測できると述べ、 「発明が実現可能かどうか、あるいは別の方向に進むべきかどうかを事前に知ることができます」と続けた。

伝統芸術と現代技術の融合は、航空宇宙産業に新たな方向性をもたらしています。シンプルな構造、美しい形状、そして高い信頼性を備えた折り紙の花模様は、次世代の宇宙船の基盤となる可能性があります。

宇宙工学における折り紙の最も注目すべき応用の一つは、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の主鏡の設計です。NASAは紙を折る原理を応用し、ロケットの格納室に収まるように折りたためる鏡のシステムを開発しました。軌道に乗ると、これらの鏡は完全に展開し、巨大な反射構造を形成します。これにより、宇宙船はこれまで以上に宇宙の奥深くまで観測することが可能になります。

望遠鏡以外にも、エンジニアたちは折り紙技術を用いて扇状に折りたためる太陽電池パネルを開発しました。この設計は打ち上げ時のスペースを節約すると同時に、宇宙活動中の迅速な展開と最大限の拡張を可能にします。これにより、宇宙船は初期サイズを大きくすることなく、より多くのエネルギーを採取できるようになります。

折り紙は大型構造物に加え、宇宙生物医学にも応用されています。錠剤のように折りたたんで体内で展開できる微小ロボットが開発され、無重力環境下では遠隔操作によって正確な薬剤投与や、手術を介さずに繊細な医療処置を行うことが可能になります。

折り紙の応用は宇宙科学において重要な進歩をもたらしました。

ミン・ホアン

出典: https://vtcnews.vn/mau-origami-hinh-hoa-mo-ra-trien-vong-moi-cho-tau-vu-tru-ar960708.html